En el ámbito de la física nuclear se estudian los diferentes tipos de radiación que existen. En este caso, vamos a centrarnos en estudiar los rayos gamma. Son las radiaciones electromagnéticas qué se producen por la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos. Estos rayos gamma tienen la radiación de máxima frecuencia y se encuentran entre los más peligrosos para el ser humano al igual que el resto de radiaciones ionizantes.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte cuáles son las características, importancia y usos de los rayos gamma.
Características principales
De forma resumida vamos a enumerar cuáles son las características principales de los rayos gamma:
- Son partículas que no tienen más en reposo puesto que se mueven a la velocidad de la luz.
- Tampoco tienen carga eléctrica ya que no son desviados por campos eléctricos y magnéticos.
- Tiene muy poco a poder ionizante aunque son bastante penetrantes. Los rayos gamma del radón pueden llegar a atravesar hasta 15 cm de acero.
- Son ondas al igual que la luz pero mucho más energéticas que los rayos X.
- Un compuesto radiactivo que se absorba en una glándula y evita la radiación gamma permite estudiar dicha glándula obteniéndola en una playa.
Tienen radiación de muy alta frecuencia y son una de las radiaciones más peligrosas para los humanos, al igual que todas las radiaciones ionizantes. El peligro radica en el hecho de que son ondas de alta energía que pueden dañar irreversiblemente las moléculas que componen las células, provocando mutaciones genéticas e incluso la muerte. En la Tierra podemos observar fuentes naturales de rayos gamma en la desintegración de radionucleidos y la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera; muy pocos rayos también producen este tipo de radiación.
Propiedades de los rayos gamma
Normalmente, la frecuencia de esta radiación es superior a 1020 Hz, por lo que tiene una energía superior a 100 keV y una longitud de onda inferior a 3×10 −13 m, muy inferior al diámetro de un átomo. También se han estudiado las interacciones que involucran rayos gamma de energía de TeV a PeV.
Los rayos gamma son más penetrantes que la radiación producida por otras formas de desintegración radiactiva, o desintegración alfa y desintegración beta, debido a la menor tendencia a interactuar con la materia. La radiación gamma está compuesta de fotones. Esta es una diferencia sustancial de la radiación alfa que está compuesta de núcleos de helio y la radiación beta que está compuesta de electrones.
Los fotones, al no estar dotados de masa, son menos ionizantes. En estas frecuencias, la descripción de los fenómenos de interacciones entre el campo electromagnético y la materia no puede ignorar la mecánica cuántica. Los rayos gamma se distinguen de los rayos X por su origen. Se producen por transiciones nucleares o subatómicas, en cualquier caso, mientras que los rayos X se producen por transiciones de energía debido a electrones que desde niveles de energía cuantificados externos entran en niveles de energía libre interna más.
Dado que algunas transiciones electrónicas pueden exceder la energía de algunas transiciones nucleares, la frecuencia de los rayos X de mayor energía puede ser mayor que la frecuencia de los rayos gamma de menor energía. Pero, de hecho, todas son ondas electromagnéticas, como las ondas de radio y la luz.
Materiales fabricados gracias a rayos gamma
El material requerido para proteger los rayos gamma es mucho más grueso que el requerido para proteger las partículas alfa y beta. Estos materiales pueden bloquearse con una simple hoja de papel (α) o una placa metálica delgada (β). Los materiales con alto número atómico y alta densidad pueden absorber mejor los rayos gamma. De hecho, si se requiere 1 cm de plomo para reducir la intensidad de los rayos gamma en un 50%, el mismo efecto ocurre en 6 cm de cemento y 9 cm de tierra prensada.
Los materiales de protección se miden generalmente en términos del espesor necesario para reducir a la mitad la intensidad de la radiación. Obviamente, cuanto mayor es la energía del fotón, mayor es el grosor del escudo requerido.
Por lo tanto, se necesitan pantallas gruesas para proteger a los humanos, porque los rayos gamma y los rayos X pueden causar quemaduras, cáncer y mutaciones genéticas. Por ejemplo, en plantas de energía nuclear, se utiliza para proteger el acero y el cemento en la contención de pellets, mientras que el agua puede prevenir la radiación durante el almacenamiento de barras de combustible o durante el transporte del núcleo del reactor.
Usos
El tratamiento con radiación ionizante es un método físico utilizado para lograr la esterilización de materiales médicos y sanitarios, la descontaminación de alimentos, materias primas y productos industriales, y su aplicación en otros campos, veremos más adelante.
Este proceso implica exponer el producto o sustancia envasado o a granel final a energía ionizante. Esto se hace en una sala especial llamada sala de irradiación para cada situación específica y dentro de un período de tiempo específico. Estas ondas penetran completamente en los productos expuestos, incluidos los productos envasados multicapa.
El uso de Cobalto 60 para el tratamiento de enfermedades tumorales es un método que actualmente está muy extendido en mi país y en el mundo por su eficacia y seguridad intrínseca. Se llama terapia de cobalto o cobaltoterapia e implica exponer el tejido tumoral a los rayos gamma.
Para ello, se utiliza el denominado dispositivo de tratamiento de cobalto, que está dotado de un cabezal blindado equipado con cobalto 60, y está equipado con un dispositivo que controla con precisión la exposición requerida en cada caso concreto para tratar adecuadamente la enfermedad.
La primera aplicación comercial de energía de ionización se remonta a principios de la década de 1960. En la actualidad, existen alrededor de 160 plantas de irradiación en operación en el mundo, distribuidas en más de 30 países, brindando una amplia gama de servicios para cada vez más industrias.
Como pueden ver, aunque son peligrosos, el ser humano consigue hacer uso de los rayos gamma en numerosos ámbitos como la induce la medicina. Espero que con esta información puedan conocer más sobre los rayos gamma y sus características.